電磁兼容經(jīng)典例題匯總

1、 1. 求 下 列 各 物 理 量 以 dB 表 示 的 值 : P1 1 mW 和 P2 20W ; v1 10mV和 v2 20 V ; i1 2mA和 i2 0.5A。解：(1) PdB= 10log(P1/P2) = -43dBPdB= 10log(P1/P2) = 54dBPdB = 10log(P1/P2) = -48dB計(jì)算連接電纜的功率損耗(電纜特性阻抗與負(fù)載阻抗匹配)解：電纜的功率損耗= Pin dBm Pout dBm= 8.686 L( 為傳輸線損耗，L 為所選傳輸線的長(zhǎng)度)使用 dB表示放大器的性能參數(shù):增益。如果輸入功率1 W ,放大器增益 60dB，其輸出功率為多少

2、dB W。解： 使用 dB 表示放大器的增益為：Pout dB增益 dBPin dB或者Pout dBm增益 dBPin dBm或者Pout dB W 增益 dBPindB W若輸入功率為1 W即 PindB W= 10log(1 W/ W) = 0dB W故 PoutdB W = 60dB - 0dB W = 60dB W為什么大量的現(xiàn)代EMC 測(cè)試設(shè)備具有50 的純電阻輸入阻抗和源阻抗，并且用50 同軸電纜來(lái)連接。解： 如果電纜的終端阻抗不等于電纜的特性阻抗，那么從信號(hào)源向負(fù)載方向看過(guò)去的電纜輸入阻抗也不再對(duì)所有長(zhǎng)度的電纜都是50 ， 而是會(huì)隨著頻率和電纜長(zhǎng)度的變化而變化。選擇50 以外的

3、其他任何阻抗都是合適的，但是50 已經(jīng)成為工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。這就是為什么大量的現(xiàn)代化EMC 測(cè)試設(shè)備具有50 的純輸入阻抗和信號(hào)源阻抗，并且用50 的同軸電纜來(lái)連接。一臺(tái) 50 的信號(hào)發(fā)生器(信號(hào)源)與輸入阻抗為25 的信號(hào)測(cè)量?jī)x( EMI 接收機(jī))相連，信號(hào)發(fā)生器指示的輸出電平為-20dBm，求信號(hào)測(cè)量?jī)x的輸入電壓(以dB V 為單位) 。解： 由題意有，在負(fù)載接50 負(fù)載情況下，50 負(fù)載上的功率為：Pout = 10 20/10 = 0.01mW ，故 50 負(fù)載上的電壓為：Uout =50* Pout = 0.707mV，所以信號(hào)源的開(kāi)路電壓為：Uoc = 2*Uout = 1.414mV再根

4、據(jù)Rs = 50 和RL = 25 分壓計(jì)算得到：Uout = RL *UOC = 53.47dB V .RL RS將內(nèi)外半徑分別為a 和b，磁導(dǎo)率為的無(wú)限長(zhǎng)磁性材料圓柱腔置于均勻磁場(chǎng)B0中。假設(shè)均勻磁場(chǎng)B0的取向與無(wú)限長(zhǎng)磁性材料圓柱腔的軸線平行，試求解此圓柱腔的磁屏蔽效能。解： 由題意有，圓柱腔壁厚度t b a，平均半徑R a b 。2相對(duì)磁導(dǎo)率r (0 為真空的磁導(dǎo)率)0故由屏蔽效能定義有： TOC o 1-5 h z t(ba)SE 20log(1rt)20log1(ba)2R0(ab)將內(nèi)外半徑分別為a 和b，磁導(dǎo)率為的磁性材料球殼置于均勻磁場(chǎng)B0中，試求解此球殼的磁屏蔽效能。解： 由

5、題意有，球形磁屏蔽殼的平均半徑rea b 。屏蔽殼厚度t b a ，2相對(duì)磁導(dǎo)率r （0 為真空的磁導(dǎo)率）。0由屏蔽效能定義有：2tSE 20log( r 3re1) 20log4 (b a)3 0(a b)理想的共模扼流圈（線圈的纏繞完全對(duì)稱且沒(méi)有損耗）的結(jié)構(gòu)如下圖所示，如果AB 端相連，那么50MH Z時(shí)從 ab 端看進(jìn)去的電阻為300 900 k 。如果 Ab 端相連，那么50MHZ時(shí)從aB端看進(jìn)去的電阻為 1000 900 k 。 計(jì)算此扼流圈的自電感和互電感。并用 pSpice驗(yàn)證結(jié)果。解： 由題設(shè)條件知兩耦合線圈的等效電路圖如下：(其中L1 L2 L ).若 AB 端相連時(shí)：假設(shè)電

6、流I 從 a 端流入，則ab 間電壓為：.U 2jw(L M )I故從 ab 端看進(jìn)去的電阻為：.UR . 2jw(L M) 300jK ( )I.若 Ab 端相連時(shí)：假設(shè)電流I 從 a 端流入，則aB 間的電壓為：.U 2jw(L M )I故從 aB 端看進(jìn)去的電阻為：.UR . 2jw(L M) 1000jK ( )I聯(lián)立 解得：L 1.035mH , M 0.557mHpSpice仿真電路圖如下：仿真結(jié)果如下：結(jié)果 ab 間的輸入電阻為300.443 K ，和 300 jK 基本相同。當(dāng) aB 連接時(shí)電路如下：結(jié)果 aB 間的輸入電阻為1000.2K ，與 1000 jK 基本相同。理想

7、的共模扼流圈（L=30 H ,M =27 H ；線圈的纏繞完全對(duì)稱且沒(méi)有損耗）連接在源和負(fù)載之間，如圖所示。假設(shè)所有的共模電流都被共模扼流圈所抑制，計(jì)算負(fù)載電壓的幅度。用 pSpice驗(yàn)證結(jié)果。解： 由題設(shè)可得共模扼流圈等效電路圖如下：記激勵(lì)電壓為U0，對(duì)電路運(yùn)用KVL 得到：U0 2jw(L M )I U1U1IR1解得：U1U0RR 2jw(L M )2.56475.144VpSpice仿真電路圖如下：得到R1 兩端電壓如圖所示：結(jié)果為電阻兩端的幅值為：2.5639V適用于我國(guó)各種軍用電子、電氣和機(jī)電設(shè)備及分系統(tǒng)的EMC 標(biāo)準(zhǔn)及其主題內(nèi)容是什么？羅列主要的國(guó)際EMC 標(biāo)準(zhǔn)化組織？解：GJB

8、151軍用設(shè)備和分系統(tǒng)電磁發(fā)射和敏感度要求和GJB152軍用設(shè)備和分系統(tǒng)電磁發(fā)射和敏感度測(cè)量于 1986 年正式頒布實(shí)施，在 1997 年在原標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)上等效采用MIL-STD-461D 和 MIT-STD-462D 頒布了三軍通用的新的電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)GJB151A-97 和 GJB152A-97。其主要內(nèi)容是：（ 1）它將分系統(tǒng)和設(shè)備的電磁發(fā)射和電磁敏感度測(cè)量方法合成一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)；（ 2） 它明確指出這些標(biāo)準(zhǔn)對(duì)于特定的分系統(tǒng)和設(shè)備時(shí)進(jìn)行必要的剪裁。由于具體的分系統(tǒng)和設(shè)備的所安裝的平臺(tái)及電磁環(huán)境不盡相同，因此在分系統(tǒng)和設(shè)備訂貨時(shí)就要進(jìn)行這種剪裁，在設(shè)計(jì)中依靠設(shè)計(jì)人員的EMC 知識(shí)對(duì)其EMC 進(jìn)行控制。

9、（ 3）本標(biāo)準(zhǔn)的附錄應(yīng)用指南給出每個(gè)要求的原理和背景，這對(duì)理解和貫徹標(biāo)準(zhǔn)十分有用。主要的國(guó)際EMC 標(biāo)準(zhǔn)化組織有：國(guó)際電工委員會(huì)（IEC） 、國(guó)際無(wú)線電干擾特別委員會(huì)（CISPR） 、國(guó)際大電網(wǎng)會(huì)議（CIGRE） 、國(guó)際電信聯(lián)盟（ITU） 、國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO） 、跨國(guó)電氣和電子工程師協(xié)會(huì)（IEEE）等。圖示 IEC 標(biāo)準(zhǔn)體系？表述基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)、通用標(biāo)準(zhǔn)和產(chǎn)品（類）標(biāo)準(zhǔn)的相互關(guān)系。解：IEC 標(biāo)準(zhǔn)體系圖如下：在基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)、通用標(biāo)準(zhǔn)和產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)三層次中，下一層次的標(biāo)準(zhǔn)通過(guò)引用上一個(gè)層次的標(biāo)準(zhǔn)來(lái)構(gòu)成本層次標(biāo)準(zhǔn)的一部分。標(biāo)準(zhǔn)層次越低，規(guī)定越詳細(xì)、明確，操作性就越強(qiáng)；反之米標(biāo)準(zhǔn)的包容性越強(qiáng)，使用范圍越寬。

10、舉例說(shuō)明國(guó)家EMC 標(biāo)準(zhǔn)編號(hào)的形式？解：舉例：GB4824-1995： GB 代表強(qiáng)制性國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)；4824 代表工業(yè)、科學(xué)和醫(yī)療射頻設(shè)備無(wú)線電干擾特性的測(cè)量方法和限值；1995代表制定年份。GB/T17618-1998： GB/T 代表推薦性國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)；17618 代表信息技術(shù)設(shè)備擾度限值和測(cè)量方法；1998代表制定年份。不同負(fù)載對(duì)濾波器特性的影響的研究以簡(jiǎn)單的RC濾波器為例，通過(guò)A矩陣，使用解析的方法得到濾波器的傳遞函數(shù)，進(jìn)而得出不同負(fù)載情況下的濾波器的幅度和相位與頻率的變化關(guān)系。然后，利用matlab 編程得到在不同負(fù)載下的濾波器特性圖，直觀的顯示在不同負(fù)載情況下的濾波器特性。然后，通過(guò)改變

11、濾波器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，依照前述相同方法，分別對(duì) T 型濾波器和型濾波器的負(fù)載特性進(jìn)行討論。型濾波器解： 由A轉(zhuǎn)移矩陣可得：串聯(lián)電阻R， 串聯(lián)電感L， 并聯(lián)電容C的A矩陣分別為：10R ，1 jwL ，1101 jwjwC 1ZL 間的所有原件應(yīng)用A矩陣計(jì)算得到輸入端的電壓電流與負(fù)載端的電壓電流關(guān)系。RC低通濾波器 A矩陣為：1 ZG * 1 R *101 ( R ZG)jwC R ZG010 1 jwC 1jwC1記輸入端的電壓電流為u1 和 i1，負(fù)載端的電壓電流為u2和 i2，則有：u1i11 (R ZG) jwCjwCR ZG * u21 i2在負(fù)載端ZL上，u2=i2* ZL，得到u1和

12、u2的關(guān)系得：ZLu2u1A11ZLA12對(duì)于 T 型和 型濾波器只需計(jì)算相應(yīng)的轉(zhuǎn)移A矩陣再代入上式即可得到負(fù)載上的電壓的幅值與相位和頻率的關(guān)系。仿真結(jié)果如下：不同負(fù)載對(duì)RC 濾波器特性的影響結(jié)論：負(fù)載阻抗越大，RC 低通濾波器的濾波特性越明顯。T 型濾波器如前所述得到T 型濾波器的A轉(zhuǎn)移矩陣：1 ZG 1 jwL 101 jwL 1 ( jwL ZG) jwC jwL (jwL ZG)(1 w2LC0101 jwC 101jwC1 w2LC結(jié)果如下：（頻率與負(fù)載電壓相位關(guān)系）不同負(fù)載對(duì)T 型濾波器特性的影響結(jié)論：結(jié)果如下：負(fù)載阻抗越小，T 型低通濾波器的濾波特性越明顯。3)型濾波器型濾波器的

13、A轉(zhuǎn)移矩陣為：1 ZG 1 *0 1jwCjwL *11 jwC(1 jwCZG)(1 w2LC) jwCZG (1 jwCZG )jwL ZG22(2 w2LC) jwC1 w2 LC（頻率與負(fù)載電壓相位關(guān)系）不同負(fù)載對(duì)型濾波器特性的影響結(jié)論：負(fù)載阻抗越小，型低通濾波器的濾波特性越明顯。EUT 的 EMC 測(cè)試通常如何分類，它們的頻率范圍怎樣界定？EMC 預(yù)測(cè)試與EMC 標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試有何異同？EMC 測(cè)試設(shè)施通常有哪些？ EMI 接收機(jī)與頻譜分析儀有何異同？解： EUT 的 EMC 測(cè)試可分為四類：傳導(dǎo)發(fā)射測(cè)量、輻射發(fā)射測(cè)量、傳導(dǎo)敏感度測(cè)量和輻射敏感度測(cè)量。傳導(dǎo)發(fā)射測(cè)量的頻率范圍通常為25Hz-

14、30MHz；輻射發(fā)射測(cè)量的頻率范圍通常為10KHz-1GHz。EMC 預(yù)測(cè)試與EMC 標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試的不同點(diǎn)：EMC 預(yù)測(cè)試是產(chǎn)品研制過(guò)程中進(jìn)行的一種EMC 測(cè)量，一般情況下只能做定性測(cè)量且測(cè)量?jī)x器簡(jiǎn)單，費(fèi)用較低；而 EMC 標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試是在產(chǎn)品完成，定型階段進(jìn)行，可以定量評(píng)價(jià)EUT 的 EMC 標(biāo)準(zhǔn)，其儀器及實(shí)驗(yàn)室復(fù)雜，費(fèi)用昂貴。相同點(diǎn)：兩者都可以確定干擾源的位置、頻譜以及敏感部件周圍的電磁環(huán)境。EMC 測(cè)試設(shè)備通常有：開(kāi)闊試驗(yàn)場(chǎng)，屏蔽室，電波暗室，橫電磁波小室，混響室等。EMI 接受機(jī)與頻譜分析儀的不同點(diǎn)是：頻譜分析儀靈敏度低、數(shù)值測(cè)量不準(zhǔn)等且掃描測(cè)量速度慢。相同點(diǎn)是：可以對(duì)頻段進(jìn)行，測(cè)量和掃描，且可以給出頻譜分布圖形。均勻平面電磁波照射半徑為R 的導(dǎo)體球殼，殼體厚度為t（小于 5 毫米） ，殼體上有圓形孔（孔直徑與R 的比值為1/10 波長(zhǎng)、1/100波長(zhǎng)、 1/1000波長(zhǎng)） ，采用仿真方法計(jì)算殼體中心的電場(chǎng)屏R 的比值為1/10 波長(zhǎng)、1/100波長(zhǎng)、 1/1000波長(zhǎng)） ，采用仿真方法計(jì)算殼體中心的電場(chǎng)屏仿真條件：外半徑：